1 機床主要技術規格
本機床主要用于進口和國產大型厚鋁板下料加工。
1.1 下料規格及材料牌號
最大長度:3 660 mm;
最大寬度:2 000 mm;
最大厚度:100 mm。
材料牌號見表1。
最大寬度:2 000 mm;
最大厚度:100 mm。
材料牌號見表1。
表1 材料牌號
產品 | 超硬鋁 | 硬鋁 | 鍛鋁 | 鍛鋁 |
中國 | LC9 | LY9,LY12 | LD14 | LD2 |
美國 | 7075 | 2024 | 2014 | 6061 |
1.2 機床主要技術規格及加工方式
工作臺面:4 800 mm×1 300 mm; 鋸片直徑: ![]() 主軸轉速:144~1 440 r/min,無級變頻調速; 進給速度:58~8 500 mm/min,無級變頻調速; 電機臺數:3臺(主軸、進給各1臺,潤滑電機1臺); 總功率:18 kW; 占地:6 400 mm×1 600 mm。 加工方式見圖1。 |

圖1 加工示意圖
Fig.1 Machining scheme
2 機床總體結構及工作原理
機床的總體結構如圖2所示。

圖2 機床總體結構
Fig.2 Structure of high speed blanking machine
for thick Al plate
for thick Al plate
1.工作平臺;2.浮動機構;3.橫梁;4.氣缸;
5.工字鋼導軌;6.鑲齒圓鋸;7.拖板;
8.床身;9.支座;10.減速器。
5.工字鋼導軌;6.鑲齒圓鋸;7.拖板;
8.床身;9.支座;10.減速器。
主軸(鋸片)選用普通交流電機,通過一對皮帶輪驅動。主軸部件裝于一拖板上,拖板由另一交流電機驅動,經減速器、傳動一絲杠—螺母機構作進給運動。為適應不同切削工藝的要求,兩者速度均可由各自的變頻器調整,實現無級變速。移動式夾緊裝置可對厚鋁板實行多點均勻夾緊,且夾緊力可調。集中潤滑裝置及手動潤滑泵,對床身導軌、絲杠—螺母、軸承等部位進行潤滑,圓鋸加工時,由噴霧冷卻器對鋸片切削區域進行噴霧冷卻潤滑,床身導軌用鋼制伸縮式防護罩防護,移動電纜用矩形金屬軟管防護,為有效地收集切屑,配置了隨拖板一起移動的積屑漏斗。
夾緊裝置由一焊接橫梁作基礎構件,內裝20個成對排成10列的氣缸。橫梁兩端均有一浮動機構,手推橫梁時,橫梁依靠該機構在工作臺上的工字鋼導軌上移動,移動到位后(擋鐵定位),氣缸動作夾緊厚鋁板,此時才可進行鋸削下料。當工件吊、卸時,可手推橫梁至工作臺面外。
工作平臺為大型焊接式框架結構,該臺面是工件下料的支承面,亦是夾緊裝置移動的導向基礎。臺面上開有長條形空刀槽。工件吊裝初就位后,由4套調整機構進行微調對刀,該機構可翻至臺面下,以便于工件裝卸。為防止加工時切屑飛濺,在臺面6個支座之間安裝了可方便拆卸的推拉門。
拖板在床身的雙矩形導軌上移動,拖板移動副內貼有FQ-1復塑板,另用斜鑲條調整其間隙。絲杠傳動拖板上的螺母使拖板作進給運動。由于絲杠很長,為減少因其自重引起下垂量過大,在絲杠兩頭適當位置設置了裝有導向滾輪的輔助支承,因此裝于拖板上的螺母只能做成半螺母方能在移動時跨過輔助支承。絲杠兩端支承設置成一頭固定、一頭軸向游動的形式。
本機床采用繼電接觸器控制,由控制柜、操作站及變頻調速系統組成。因機床屬大型設備,故在床身旁設置一操作站,以便在床身及控制柜兩地均可操縱。主軸切削運動及進給運動均采用多重電器保護措施,自動集中潤滑系統可對多個潤滑點實施自動潤滑。為獲得不同型號、規格的厚鋁板的最佳切削效果,主軸切削運動和進給運動均可通過各自的變頻器方便地實現無級調速。
工作平臺為大型焊接式框架結構,該臺面是工件下料的支承面,亦是夾緊裝置移動的導向基礎。臺面上開有長條形空刀槽。工件吊裝初就位后,由4套調整機構進行微調對刀,該機構可翻至臺面下,以便于工件裝卸。為防止加工時切屑飛濺,在臺面6個支座之間安裝了可方便拆卸的推拉門。
拖板在床身的雙矩形導軌上移動,拖板移動副內貼有FQ-1復塑板,另用斜鑲條調整其間隙。絲杠傳動拖板上的螺母使拖板作進給運動。由于絲杠很長,為減少因其自重引起下垂量過大,在絲杠兩頭適當位置設置了裝有導向滾輪的輔助支承,因此裝于拖板上的螺母只能做成半螺母方能在移動時跨過輔助支承。絲杠兩端支承設置成一頭固定、一頭軸向游動的形式。
本機床采用繼電接觸器控制,由控制柜、操作站及變頻調速系統組成。因機床屬大型設備,故在床身旁設置一操作站,以便在床身及控制柜兩地均可操縱。主軸切削運動及進給運動均采用多重電器保護措施,自動集中潤滑系統可對多個潤滑點實施自動潤滑。為獲得不同型號、規格的厚鋁板的最佳切削效果,主軸切削運動和進給運動均可通過各自的變頻器方便地實現無級調速。
3 切削工具
厚鋁板用圓鋸切削下料加工,時常出現因排屑不暢而粘刀、因圓鋸端面跳動而引起夾刀等現象。當高速切削時,這一現象則更加嚴重。
我們曾選用某廠標準圓鋸作試切加工,其主要參數如下。
刀具:直徑D=610 mm,基體寬度b=6 mm,齒數z=80(粗齒),鑲片圓鋸,刀體YG8,基體端面最大跳動0.8 mm;
材料:美國7075,厚度δ=38 mm;
條件:主軸轉速n=700 r/min(v=1 342 m/min);
進給速度:vs=140 mm/min。
在刃口無冷卻潤滑的條件下試切多次發現,每加工不到1 min,就需退刀清理容屑槽上粘接的鋁屑,因此時大部分刀齒的容屑槽已被鋁屑粘附且工件夾住圓鋸片基體現象嚴重,進給力明顯增大,有時甚至造成進給系統報警停車,故鋸片損耗嚴重。
后改用適合鋁合金厚板高速切削的專用圓鋸片進行加工,其主要參數如下。
直徑D=660 mm,,刀頭寬度b=6.5 mm,z=40(粗齒、空屑槽增大),刀體YG8硬質合金,端面最大跳動0.8 mm。徑向跳動±0.5 mm,刀頭寬度大于基體寬度0.5 mm。其最大特點就是刀片基體兩處開有側刃,該側刃材料仍為YG8,在加工時側刃將切除圓鋸片高速旋轉時因端面跳動而與工件相接觸的面,徹底解決了圓鋸片基體被夾現象。
經過對同牌號不同厚度和同厚度不同牌號的厚鋁板切削試驗(見表2)表明:選用帶側刃的鑲齒圓鋸片(粗齒刀體YG8)加工厚鋁板效果非常理想,不僅切削用量有較大提高,而且刀片的耐用度亦有所改善。
我們曾選用某廠標準圓鋸作試切加工,其主要參數如下。
刀具:直徑D=610 mm,基體寬度b=6 mm,齒數z=80(粗齒),鑲片圓鋸,刀體YG8,基體端面最大跳動0.8 mm;
材料:美國7075,厚度δ=38 mm;
條件:主軸轉速n=700 r/min(v=1 342 m/min);
進給速度:vs=140 mm/min。
在刃口無冷卻潤滑的條件下試切多次發現,每加工不到1 min,就需退刀清理容屑槽上粘接的鋁屑,因此時大部分刀齒的容屑槽已被鋁屑粘附且工件夾住圓鋸片基體現象嚴重,進給力明顯增大,有時甚至造成進給系統報警停車,故鋸片損耗嚴重。
后改用適合鋁合金厚板高速切削的專用圓鋸片進行加工,其主要參數如下。
直徑D=660 mm,,刀頭寬度b=6.5 mm,z=40(粗齒、空屑槽增大),刀體YG8硬質合金,端面最大跳動0.8 mm。徑向跳動±0.5 mm,刀頭寬度大于基體寬度0.5 mm。其最大特點就是刀片基體兩處開有側刃,該側刃材料仍為YG8,在加工時側刃將切除圓鋸片高速旋轉時因端面跳動而與工件相接觸的面,徹底解決了圓鋸片基體被夾現象。
經過對同牌號不同厚度和同厚度不同牌號的厚鋁板切削試驗(見表2)表明:選用帶側刃的鑲齒圓鋸片(粗齒刀體YG8)加工厚鋁板效果非常理想,不僅切削用量有較大提高,而且刀片的耐用度亦有所改善。
表2 厚鋁板切削試驗數據
被切材料 | 切削速度 | 進給速度 vs/mm.min-1 |
潤滑 條件 |
效果 | |
n/r.min-1 | v/m.min-1 | ||||
7075 厚度δ=50 mm |
1 200 | 2 300 | 524.5 | 切削區加噴霧冷 卻、潤滑 |
切口質量好, 無夾刀現象, 刀片溫升穩定 |
7075 厚度δ=100 mm |
1 260 | 2 500 | 160 |
4 技術經濟分析
厚鋁板高速下料機的研制應用解決了我公司100 mm厚度以內的鋁板下料難題。現以切長3 600 mm、切厚50 mm的7075鋁板為例,對用該機床下料與其他方式下料進行技術經濟分析,見表3。 |
表3 高速下料機與其他下料方式的技術經濟效益對比
|
加工方法 | 刀具與 切削用量 |
工時 /min |
效率* /倍 |
耗料 /kg |
節約率* /倍 |
裝夾 方式 |
普通加工方法:搖臂鉆鉆排孔;龍門刨床刨削修邊 | ![]() 修邊:單邊余量5 mm,雙邊共10 mm |
360 120 |
1 | 17.01 | 1 | 多次 裝夾 |
龍門銑床加工 | ![]() |
60 | 8 | 14.58 | 1.17 | 一次 裝夾 |
厚鋁板高速下料機 | ![]() |
24 | 20 | 3.94 | 4.32 | 一次 裝夾 |
*以普通加工方法為1進行比較。
由表可見,與普通加工方法相比,采用該方法下料工效可提高20倍,材料節約率為4.32倍,且切口光滑平整,表面粗糙度可達Ra 6.3 μm(可作為精加工的首道工序)。此外,為滿足不同牌號、規格的鋁板下料,獲得最佳的切削用量,機床主軸轉速及進給速度可采用無級調速,這給實際加工帶來了極大的方便。 |
[摘要] 介紹了厚鋁板高速下料機的主要技術規格、工作原理、結構特點及切削工具,并對其進行了技術經濟分析。
關鍵詞:厚鋁板 圓鋸 下料機
Development and Application of High Speed Blanking Machine for Thick Al Plate
[ABSTRACT] The specifications and the principle and construction of high speed Al plate blanking machine and its cutting tool are introduced and the technical and economic analysis are made.
Keywords: Thick Al plate Circular saw Blanking machine
Keywords: Thick Al plate Circular saw Blanking machine
厚鋁板下料一直是困擾我國航空企業的一大技術難題。眾所周知,鋁合金板材,尤其是厚鋁板在飛機結構上的應用愈來愈為廣泛,整體框、梁等新結構在我國各型號飛機的研制中已被大量采用。但國內大多數航空企業對于厚鋁板下料基本上都采用普通方法,即鉆排孔刨邊,銑削或采用先進的大型數控銑床下料,其技術經濟效益較低。
為解決厚鋁板下料的難題,我公司成功地研制了一臺大型厚鋁板高速下料機。本文就該機床的主要技術參數、總體結構及切削工具作一介紹,并進行技術經濟分析。
為解決厚鋁板下料的難題,我公司成功地研制了一臺大型厚鋁板高速下料機。本文就該機床的主要技術參數、總體結構及切削工具作一介紹,并進行技術經濟分析。